我国碳中和归纳陈述2020(电力部分转型)发布时间:2023-01-01 04:58:53 来源:bob综合app手机客户端

  我国具有全世界最大的电力部分,总装机容量为 19 亿千瓦,总发电量约 7 万亿千瓦时(He 等,2020 年;CEC,2019 年)。我国的电力需求已从 2000 年 的 1.25 万亿千瓦时添加到 2018 年的 6.83 万亿千瓦时(IEA,2020 年)。钢铁、化工和铝等动力密集型工业一直是我国电力需求快速添加的首要推进力。跟着当时的经济转型和向服务型工业的改动,服务业、 居民消费以及潜在的交通用电消费在未来将愈加杰出 (IEA,2019 年;Lin 等,2020 年)。

  跟着电力需求和电力出产的快速添加,我国发电相关的 CO2 排放量在 2000 年至 2017 年间添加了两倍。现在,电力和热力出产约占我国动力相关的 CO2 排放量的 50%。我国燃煤发电系统的碳排放强度特别高,为 610 克 CO2/ 千瓦时,而美国则为 410 克 CO2/ 千瓦时 , 欧盟为 270 克 CO2/ 千瓦时 (IEA,2020 年)。

  我国发电以煤炭为主(图 4-1)。2018 年,超越 1000 家燃煤电厂发电装机容量总计 10 亿千瓦,其发电占我国发电总量的 64%(CEC,2019 年)。现有的燃煤电厂大都在 2005 年后建成,剩下的规划寿数仍有数十年。提早封闭大型煤炭根底设施将带来停滞财物的高危险。一起,因为产能过剩和日益剧烈的可再生动力发电竞赛,燃煤发电职业现已面对财政危机。煤炭装机容量添加的速度已大大超越燃煤发电添加的速度,也就是说大规模燃煤电厂无法得到充分运用。研讨标明, 燃煤电厂的均匀运用率已降至 50% 以下(CEC,2020 年),现有燃煤电厂一半处于亏本状况。

  尽管非水可再生动力发电现在仅占我国发电量的一小部分,我国已成为可再生动力开发和出资范畴的全球引领者。曩昔四年中,我国风电装机容量显着添加,从 2015 年的 1.3 亿千瓦增至 2019 年的 2.1 亿千瓦,同期,我国的光伏发电装机容量添加了近 4 倍, 从 2015 年的 0.42 亿千瓦添加到 2019 年的 2.1 亿千瓦(CEC,2016 年,2020 年)。现在,我国风电装机容量占全球风电总装机容量的三分之一,光伏发电装机容量占全球光伏总装机容量的四分之一。2013 年以来,我国已成为全球最大的可再生动力出资国,占全球可再生动力总出资的三分之一(UNEP 和 BNEF, 2020 年)。

  ► 电力部分碳排放需赶快达峰并开端快速下降 , 到 2050 年完成零排放或负排放;

  ► 一切终端部分快速电气化;依照生活办法的改动、功率的进步以及技能挑选的不同,到 2050 年,发电量或许比现有水平添加 120-160%;

  ► 到 2040 年或 2045 年,根本筛选未选用 CCUS 技能的惯例燃煤电厂;

  ► CCUS 技能及核能将作为低碳电力的弥补挑选, 其实践奉献率首要取决于方针支撑的程度;

  ► 经过灵敏发电、改进电网根底设施、需求侧呼应以及布置储能技能等办法进步电网灵敏性以习惯高比例的可再生动力。

  电力部分碳排放需赶快达峰并开端快速下降;到 2050年完成零排放或负排放,然后将全球温升控制在 1.5℃ 之内。研讨标明,电力部分的快速和深度脱碳是将全球温升控制在 1.5℃之内的要害要素。依据多模型比较剖析得出,到 2050 年,电力部分需根本脱碳至零排放或负排放以完成 1.5℃的温控方针。而在将全球温升控制在 2℃的情形下,到 2050 年,电力部分的 CO2 排放量需削减 80-100%(图 4-2)。

  一切终端部分均需快速电气化。电力部分低碳化将伴跟着来自收入添加、数字化,以及工业、修建和交通范畴日益添加的电力需求(见专栏 4-3 及后续章节)。因为生活办法的改动、功率进步和技能挑选的不同,到 2050 年电力需求将有较大不确定性。本陈述归纳考虑的多模型情形显现,2050 年电力需求将比当时水平添加 120-160%,到达 15 万亿千瓦时 -18 万亿千瓦时(图 4-4A)。

  依据深度脱碳的研讨显现,终端部分电气化与电力部分脱碳是长时刻低碳转型战略最要害的要素。 将全球温升控制在 1.5°C 或 2°C 之内意味着到 2050 年电力或许成为终端动力消费的首要动力。考虑最大可行性的状况下,我国终端动力消费中电力的比重或许从 2015 年的 22%添加到 2035 年的 35-45%(1.5°C 情形)和 35-40%(2°C 情形),2050 年到达 55-65% (1.5°C 情形)和 45-55%(2°C 情形)。 继续添加的动力服务也将推进一切终端部分完成高度电气化, 从化石动力转向电力;需求低温热的工业进程无需进行系统的根本性改动即可完成电气化;修建部分将经过进步数字化程度以及由化石燃料设备转向电气设备完成逐渐转型;展开电动轿车是交通部分的一项重要战略,特别是公路客运和铁路运输范畴。 凭借这些机会,到 2030 年,我国电动轿车保有量约为 5 千万辆,这将供给 30 亿千瓦时的存储容量和近 5 亿千瓦的灵敏负载。到 2050 年,依据生活办法和技能挑选的不同,我国电力总需求量或许到达 15 万亿千瓦时 -18 万亿千瓦时(1.5°C 情形)和 12 万亿千瓦时 -16 万亿千瓦时(2°C 情形)(图 4-4A)。

  完成快速脱碳和电气化对电力部分的长时刻战略具有以下意义。首要,为了将全球温升控制在1.5℃ 之 内,需求在2050年前逐渐筛选未选用CCUS技能的燃煤电厂。依据多模型比较剖析,完成全球温升 1.5℃的方针,需求在 2040-2045 年前逐渐筛选未选用 CCUS 技能的惯例燃煤电厂。而为了完成 2℃的温控方针, 则需求在 2050-2055 年前筛选未选用 CCUS 技能的惯例燃煤电厂(图 4-3)。 电力部分的煤炭筛选办法包含:中止新建未选用 CCUS 技能的燃煤电厂,快速关停一小部分老旧、高污染且低功率的电厂,逐渐削减剩下的大大都燃煤电厂的运用,条件答应的状况下在现存以及新建电厂运用 CCUS 技能等。“不新建煤电” 战略和快速关停落后产能电厂的短期举动,将带来即时的经济和社会效益(见第三章专栏 3-2)。

  久远来看,逐渐筛选我国巨大且相对年青的燃煤电厂,需求一条可行途径来确保大都现有电厂在最低确保寿数周期内工作,一起逐渐下降其运用小时数。 这种做法能够防止提早封闭燃煤电厂,然后下降停滞财物危险。跟着运用小时数的下降,燃煤电厂将从根本负荷过渡到峰值发电。Cui 等学者 2020 年的研讨发现,选用这种战略,1.5℃途径下,未选用 CCUS 技能的燃煤电厂的最低确保寿数需缩短至 20 年,均匀运用小时数需从现在的 4350 小时削减到 2030 年 2640 小时、2040 年 1680 小时以及 2045 年 0 小时。在 2.0℃的途径下,大大都现有的燃煤电厂至少能够工作 30 年,均匀工作时刻则需求削减到 2030 年 3750 小 时、2040 年 2500 小时、2050 年低于 1000 小时。

  不同省份逐渐筛选惯例燃煤电厂的速度不同。一些省份显着具有短期改进优势。比方,鉴于多项技能、 经济和环境标准,山东、山西和内蒙古的燃煤电厂因为体现较差能够更快关停(见专栏 3-2)。

  跟着煤炭的逐渐筛选,需加大对零排放发电技能的出资,使非化石燃料发电占比到达 80% 乃至更多 (图 4-3B)。现在,动力商场上已有多种零排放挑选,包含风能、太阳能、核能、运用 CCUS 技能的化石动力和运用 CCUS 技能的生物动力。在对我国及其他国家的研讨中,并未就哪种办法最优到达一致(图 4-4B),首要因为本钱、不同技能的可行性(如核能、 运用 CCUS 技能的化石或生物动力等)以及对风能、 太阳能发电能否并网存在不同观念。

  尽管如此,研讨普遍认为可再生动力发电需大幅进步并成为主力电源,到2050年奉献约70%的电力。 本陈述触及的 1.5℃情形标明,到 2050 年可再生动力发电将占总发电量的 65%至 75%。除气候办理和其他环境效益外,可再生动力还将带来重要的动力安全效益。相同 1.5℃情形显现,到 2035 年,太阳能和风能发电总量将到达4万亿千瓦时-5.9万亿千瓦时 /年, 在 2℃情形下将到达 2.5 万亿千瓦时 -4.2 万亿千瓦时 / 年。地理散布方面,He 等人于 2020 年研讨标明,太阳能发电将会集在西北省份,即内蒙古、青海和陕西, 到 2030 年,上述三省各省的装机容量将超越 1 亿千瓦。而风能的散布则更为均匀,首要散布在西北、东北和沿海区域。到 2050 年,在 1.5℃的归纳情形下, 太阳能和风能发电将占总发电量的 45-65%,而在 2℃ 情形下,它们将供给总发电量的 30-60%。

  CCUS技能和核能是低碳电力十分必要的技能挑选,其效果很大程度上取决于方针支撑的力度。事实证明,核能和运用 CCUS 技能的化石动力均可作为不稳定的可再生动力的弥补。核电的效果将取决于根底设施开发、方针和公共支撑以及核能布置的系统妨碍等要素(Yu 等,2020 年)。在 1.5℃情形下,2050 年,不同模型核能发电量差异很大,从不到 2 万亿千瓦时到超越 4 万亿千瓦时均有,且 2050 年核电发电量将占总发电量的 10% 到 25%(图 4-4B)。

  因为我国 CO2 封存潜力巨大且严峻依靠化石燃料发电,CCUS 技能被公认为我国电力系统脱碳的重要技能选项(Yu 等,2019 年)。CCUS 技能对动力转型具有重要意义,它为继续运用化石燃料供给或许,一起将煤炭筛选的时刻表至少延伸十年,然后缓解停滞财物以及煤电转型引发的工作问题。

  经过灵敏发电、改进电网根底设施、需求侧呼应以及布置储能技能来进步电网灵敏性。尽管电力系统一直具有习惯供需改动的才能,可是电力系统的灵敏性是一个相对广泛的概念(图 4-5)。电力系统灵敏性包含电网根底设施改动、需求侧呼应、电力存储和电厂灵敏运营。此外,一个工作杰出的电力商场对办理突发事件和支撑电网灵敏性至关重要。

  分级整合可再生动力,需求不断进步电力系统的灵敏性。IEA 拟定了阶段分类办法,反映可再生动力的归入对电力系统的影响及与电力系统的交融问题。按国家来区分,我国现在处于第二阶段,而新疆、宁夏、 甘肃和青海等省份则处于第三阶段(IEA,2019 年)。

  变革电力商场、设置合理的定价机制关于电网灵敏性至关重要。高效的商场设置将大大下降本钱并优化系统功率,为灵敏的电力需求和存储挑选供给经济鼓舞,有用整合水力发电和可变可再生动力发电。 IEA 最新研讨标明,经过施行商场手法,扩展区域输电互联互通,我国可在 2035 年将年度运营本钱下降 15%或 630 亿美元,并将电力部分的 CO2 排放量削减 7.5 亿吨(IEA,2019 年)。

  添加调峰电源能够加强电网灵敏性。改造后的燃煤电厂能够添加电网的灵敏性。水电站和天然气联合循环发电厂也可供给很大的灵敏性,但其效果相对有限。一起,鼓舞发电厂作为平衡负载而非根本负载工作时,需求稳重规划过渡机制,因为这些发电厂或许面对本钱添加而收入下降的局势。

  改进输配电根底设施也可进步电网灵敏性。增强区域输电互联,如建造特高压输电线路,可使电力在更大区域范围内传输,不只供给更好的平衡才能,还可进步发电功率。树立互联的配电网也可进步散布式可再生动力价值(Aggarwal 和 Orvis,2016 年)。研讨估量,到 2030 年,区域间输电才能或许会添加到 3 亿千瓦左右,到 2050 年添加到 5 亿千瓦(Li 等,2016 年;SGERI,2018 年),并或许在 1.5℃和 2℃ 途径下进一步进步。此外,一些研讨指出,衔接西北区域和中部区域电网的输电线路以及衔接西北区域和东部区域电网的输电线路输电才能最大,西北区域已成为全国低碳电力的首要供应者(Li 等,2016 年; SGERI,2018 年;He 等,2020 年)。

  数字化为平衡电力供需拓荒了新的挑选,需求侧呼应成为添加电网灵敏性的有用办法。实时监控系统对电网的互联、负载和发电至关重要,能够经过改进终端部分的数字化水平缓衔接性来完成。例如,电动 轿车动态充电可使充电周期习惯电力系统条件和用户的需求,并依据配电电网约束、当地动力可得性以及用户偏好来优化充电进程(IRENA,2019 年)。修建智能恒温器、设备和控件也是有用的需求侧呼应东西。 需求侧呼应的一个重要要素是有用的商场规划,使需求侧呼应对接一切电力批发商场(拜见下面有关电力商场变革的评论)。

  储能技能也可进步电网灵敏性。电网级电池储能系统可应对短期突发事件,而抽水蓄能和压缩空气储能系统则能够为长时刻储能供给挑选。当间歇式可再生动力发电占比很高时,组成燃料和氢能将作为季节性储能的挑选。

  电力系统低碳转型和进步电网灵敏性,不只需求电力系统内部和谐,还需跨系统和谐。跟着可再生动力占比增高,电力部分需不断完善发电、输电和配电的和谐。此外,进步电网灵敏性,也需鼓舞更广泛的动力系统整合,并增强与终端部分(例如电动轿车和智能修建技能)的协同。

  电力部分脱碳的好处不只在于缓解气候改动。 低本钱太阳能和风能资源的添加,以及动力系统的电气化,将增强动力独立性,防止长时刻遭受燃料价格动摇的影响,有助于改进电力可得性和负荷才能。 此外,可再生动力发电对商场条件的改动更具弹性。 新冠疫情危机期间,全世界简直一切区域的燃煤发电都遭受重创(IEA,2020 年; EIA,2020 年)。我国 2020 年第一季度总发电量同比下降了 6.8%,火电发电量却下降了 8.2%(Xu 和 Singh,2020 年)。

  电力部分脱碳能够带来新的工作机会促进当地经济展开。与煤炭相关工作比较,清洁动力范畴工作质量更高,特别对相对落后的乡村来说,电力部分脱碳能够为电力服务短缺的社区发明新的工作机会(Muro 等,2019 年)。

  与此一起,我国电力系统脱碳也将大幅削减煤炭相关工作。2018 年,煤炭挖掘和洗煤发明了约 320 万个工作岗位,如山西省等煤炭相关工作会集的区域将遭到较大影响(He 等,2020 年)。其他国家也采纳了相关办法,包含拟定过渡时刻表协助当地工业提早规划,为转型供给资金支撑,拟定在岗职工再训练转岗方案,加强当地根底设施出资以及拟定教育训练、搬家帮助等社会确保方案 (Bridle 等, 2017 年;Sartor,2018 年)。

  从燃煤转向可再生动力发电能够推进我国经济添加。我国是全球制造业,一起也是可再生动力技能创新的领导者,处于全球动力转型的最前沿。2019 年,我国的可再生动力出资占全球可再生动力出资的约 30%(834 亿美元)(UNEP 和 BNEF,2020 年)。 我国在可再生动力专利方面也处于领先地位,2016 年,累计的可再生动力专利量占全球的 29%(其次是美国、欧盟和日本)(IRENA,2019 年)。电力职业的低碳转型有助于我国保持在清洁动力范畴的全球领导地位。

  ► 继续添加非化石燃料发电的比例(到 2025 年进步至 45% 左右);

  ► 强化 CCUS 方针以促进新建化石燃料电厂逐渐选用 CCUS 技能,并 / 或在现有电厂进行 CCUS 改造。

  中止新建未运用CCUS技能的燃煤电厂。近年来, 煤电职业遭受了财政危机。因为产能过剩和可再生动力竞赛,2019 年我国的燃煤电厂运用小时数均值为 4290 小时(负荷率低于 50%)(CEC,2020 年), 一半以上燃煤电厂处于亏本状况(Bodnar 等,2020 年)。一起,现在我国还有约 1 亿千瓦在建新煤电项目和 0.5 亿千瓦的获批煤电项目(《全球动力监测》, 2020 年),标明我国的煤电总装机容量在“十四五” 期间仍会继续添加。

  继续建造燃煤电厂不只会加重职业财政危机,还将下降总燃煤电厂的运用率,带来更大的财政丢失。 此外,在测验完成长时刻碳中和方针的一起继续新建燃煤电厂,这将导致新增电厂过早关停,加快筛选现有电厂,此做法不只将动力根底设施锁定在高碳途径还添加停滞财物,然后直接加大完成长时刻碳中和方针的本钱。因而,应在“十四五”规划中考虑当即采纳举动中止新建燃煤电厂,这将是一项行之有用的近期办法。

  辨认并快速关停燃煤电厂中的一小部分老旧、高污染且低功率的电厂。 2015-2018 年,为了处理当地空气污染和产能过剩问题,我国总计关停 3800 万千瓦的小型、老旧、低效电厂(CEC,2016 年,2017 年,2018 年,2019 年)。各省均拟定了详细方针和举动方案,方案在 2020 年末前筛选落后电厂。主张 “十四五”应继续展开此项工作,依据技能、经济和环境标准辨认简单筛选的电厂,拟定关停方针和方案。 快速关停小型、老旧、高污染且功率低下的电厂,这不只是煤炭转型方案合理布局的重要组成部分,在短期内还能对空气质量、公共卫生和其他社会方针发生协同效益。

  继续添加非化石燃料发电的比例。近期内不再新建燃煤电厂,快速关停功率低下的燃煤电厂,快速进步非化石燃料发电的比例。现在,约 33%的电力来自非化石动力发电。 在 1.5℃情形中,这一比例到 2025 年将添加到 40-50%,到 2030 年将添加到 50- 60%,到 2035 年将到达 60%-80%(图 4-3B)。

  整合非化石动力发电需求改进可再生动力发电并网问题。特别是商场调节和省际输电能够优先考虑低本钱的可再生动力发电,添加可再生资源丰富区域的清洁动力供应,并鼓舞对可再生动力发电容量的出资。 与其新建化石动力(燃气或燃煤)电厂调峰,不如改造现有燃煤电厂,在近期内能够进步电网灵敏性,支撑可再生动力发电并网。“十三五”规划期间我国方案对 2.2 亿千瓦燃煤电厂进行改造并进步其灵敏性, 但是,到 2020 年,方案仅完成了四分之一(Yuan 等,2020 年)。

  树立电力现货商场。树立有用的电力商场对进步可变可再生动力遍及率和电网灵敏性至关重要。树立电力现货商场是改进商场规矩和系统工作的首要组成部分。世界经历标明,工作杰出的电力商场短期内关于推进电力系统转型至关重要(IEA,2019 年)。因为短期电力商场能够显现不一起间和地址的实践电价, 为长时刻电价供给参阅,辅导对新增发电装机容量的出资,并有助树立电力金融商场。此外,规矩完善且流动性富余的电力现货商场,有助于新参加者进入商场, 例如储能和需求整合企业,这一点关于需求侧呼应和电网灵敏性至关重要。

  我国正在从三公调度向商场化分配系统改动。当时,8 个省份正在展开省级电力现货商场变革试点, 这有助于监管组织了解不同区域的应战以及资源组合对不同商场规划的影响。现货商场的规划需求处理几个应战,包含发电企业、当地政府和其他利益相关方的潜在,恰当的奖惩规矩以及监督现有发电企业的收入改动。

  经过电力商场变革添加跨省绿电买卖。 将如今老练的现货商场与跨区域输电以及电网出资相结合,能够显着进步电力系统的功率和灵敏性,进步风能和太阳能等可变可再生动力占比。尽管我国现在现已展开跨区域的中长时刻买卖实践,但没有遍及到全国。仍需大力统筹各类商场,改进商场和谐机制,鼓舞国有和私营发电企业广泛参加(IEA,2019 年)。

  强化CCUS方针,促进新的化石燃料电厂选用 CCUS技能,并/或在现有电厂进行CCUS改造。CCUS 技能能否得到广泛运用仍存在不确定性,但 CCUS 仍 是净零排放系统的重要挑选。因为我国现在的动力系统仍以煤炭为根底,CCUS 改造能够削减对现有化石燃料电厂的提早关停,然后下降停滞财物危险。当与生物动力结合运用时,CCUS 能够完成负排放,然后抵消航空或高温热等难以脱碳范畴的排放。CCUS 和生物动力结合运用仍面对许多问题和应战,其间多与生物动力作物的出产相关。尽管如此,为电力部分脱碳以及在或许状况下完成负排放而供给多种挑选是至关重要的。尽管 CCUS 有助于我国电力部分减排,但假如没有清晰方针支撑,依然无法招引出资。我国需求推进 CCUS 研制和试点项目,以便进步技能水平缓推行 CCUS。此外,CCUS 的近期方针应着眼于促进新的化石燃料电厂选用 CCUS 技能,辨认合适 CCUS 改造的现有电厂。

  电力部分转型需求从电力出产到消费整个链条的共同努力,需求电力方针与修建、交通和工业方针之间和谐一致。终端部分快速电气化不只能够促进电力需求,还能够进步需求侧呼应和电力系统灵敏性。

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